(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内圧が高圧側になる一次側回路と、膨張タンクが介装されて内圧が低圧側になる二次側回路との間で両回路内の熱媒体を液−液熱交換する熱交換器を備えたシステムに適用され、前記膨張タンクからオーバーフローした熱媒体を一時貯留する漏水検知部と、この漏水検知部内で熱媒体の設定滞留状態の発生を検知することで前記熱交換器を介した両回路間における漏水発生と判定する漏水検知処理手段とを備えた漏水検知システムであって、
前記膨張タンク内に液位を検知する液位検知手段と、
前記液位検知手段による液位検知に基づいて前記漏水発生との判定結果を補正処理する漏水判定補正手段と、
を備え、
前記漏水判定補正手段は、前記液位検知手段による検知液位が設定液位以下であるとき、前記漏水検知部内で熱媒体の設定滞留状態の発生を検知したとしても、漏水発生との判定を行わずに、前記漏水検知部内又はその漏水検知部から下流側の排出路において通路閉塞が発生していると判定し、その旨のエラー発生に係る報知処理を実行するように構成されている、
ことを特徴とする漏水検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源側の液体と加熱対象側の液体との間で熱交換が行われる熱交換器において、両液体を隔てる内部隔壁の損傷に起因して生じるおそれのある漏水を検知する漏水検知システムに関し、特に漏水検知システム側の不具合に起因する誤判定発生のおそれを回避し得る技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、本出願人は、特許文献１において、一次側循環回路内の熱媒体を熱源にして、二次側循環回路内の熱媒体を熱交換器で熱交換加熱するような給湯装置やコージェネレーション・システム（以下、「コージェネシステム」という）において、熱交換器の内部隔壁の損傷（例えば穴あき）発生を検知するための熱交換器破損検知装置を提案している。このものでは、熱交換器に前記損傷が発生すると、内部圧力の高い一次側循環回路内の熱媒体が二次側循環回路内に漏れだし、二次側循環回路に介装された膨張タンクに流入し、膨張タンクをオーバーフローすることになるため、オーバーフローした熱媒体を一時貯留する貯留容器を設置し、この貯留容器内の液位を検知する液位センサからの出力に基づいて熱交換器破損の発生を検知するようにしている。より具体的には、貯留容器に対し、熱媒体の一時貯留量が所定の高水位レベル以上になれば大流量で排出し得る排出路を設ける一方、底部近くの低水位レベル位置に所定の小流量ずつの排出のみを許容する抑制排出路を設けている。そして、前記の熱交換器破損が生じたときには、抑制排出路による排出が追いつかずに前記低水位レベル以上の一時貯留量を所定時間にわたり継続することになるため、このような低水位レベル以上の一時貯留量の継続が液位センサにより検出されたとき、熱交換器破損と判定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４１１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記の熱交換器破損検知装置の原理を応用して一次側から二次側への熱交換器を介した漏水発生を検知しようとすると、その検知メカニズムにおける不具合発生に起因して誤判定を生じるおそれが考えられる。すなわち、前記の熱交換器破損検知装置では、前記の抑制排出路として小開口部や、狭窄部を設けることで所定の小流量の通過量となるようにしているため、その抑制排出路に何らかの原因で詰まり等が発生して排出不能になってしまうと、熱交換器破損が生じていなくても、低水位レベル以上の一時貯留量の状態が継続してしまうことになる。この結果、熱交換器破損が生じていないにも拘わらず、熱交換器破損が生じたと誤判定してしまうおそれのあることが考えられる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前記の詰まり等が発生したとしても誤判定することなく、熱交換器破損に起因する漏水発生を正確に検知し得る漏水検知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、内圧が高圧側になる一次側回路と、膨張タンクが介装されて内圧が低圧側になる二次側回路との間で両回路内の熱媒体を液−液熱交換する熱交換器を備えたシステムに適用され、前記膨張タンクからオーバーフローした熱媒体を一時貯留する漏水検知部と、この漏水検知部内で熱媒体の設定滞留状態の発生を検知することで前記熱交換器を介した両回路間における漏水発生と判定する漏水検知処理手段とを備えた漏水検知システムを対象にして次の特定事項を備えることとした。すなわち、前記膨張タンク内に液位を検知する液位検知手段と、前記液位検知手段による液位検知に基づいて前記漏水発生との判定結果を補正処理する漏水判定補正手段と、を備え、前記漏水判定補正手段として、前記液位検知手段による検知液位が設定液位以下であるとき、前記漏水検知部内で熱媒体の設定滞留状態の発生を検知したとしても、漏水発生との判定を行わずに、前記漏水検知部内又はその漏水検知部から下流側の排出路において通路閉塞が発生していると判定し、その旨のエラー発生に係る報知処理を実行する構成とすることとした（請求項１）。
【０００７】
本発明の場合、漏水検知部内で熱媒体の設定滞留状態が発生して漏水発生と判定される事態に仮に至るような場合であっても、液位検知手段による膨張タンク側の液位状況（検知液位）が例えばオーバーフローは発生し得ないような設定液位以下である場合には、前記の漏水発生との判定結果を補正処理、すなわち、漏水発生との判定をキャンセルしたり、漏水発生との判定を行わないようにしたりする補正処理を行うため、漏水検知処理における誤判定の発生を確実に回避することが可能となり、誤判定に基づく無駄なメンテナンス作業を強いられることを回避することが可能となる。
【０００８】
加えて、前記漏水検知部内又はその漏水検知部から下流側の排出路において通路閉塞が発生していると判定し、その旨のエラー発生に係る報知処理を実行する構成としているため、漏水検知処理における誤判定の発生を確実に回避し得るのみならず、前記の漏水検知部における熱媒体の設定滞留状態の発生が、熱交換器破損に起因して漏水が発生したものであるのか、漏水検知部内又は下流側の排出路での通路閉塞（詰まり）が発生したものであるのか、のいずれの原因によるものかを確実に峻別することが可能となる。その上に、通路閉塞が発生した場合には、その旨をユーザ又はメンテナンス作業員に的確に報知し得ることになって、以後のメンテナンスを大幅に容易化し得ることになる。
【発明の効果】
【０００９】
以上、説明したように、本発明の漏水検知システムによれば、漏水検知部内で熱媒体の設定滞留状態が発生して漏水発生と判定される事態に仮に至るような場合であっても、液位検知手段による膨張タンク側の液位状況（検知液位）に基づき、漏水発生との判定結果を補正処理することができるようになる。これにより、漏水検知処理における誤判定の発生を確実に回避することができ、誤判定に基づく無駄なメンテナンス作業を強いられることを回避することができるようになる。
【００１０】
加えて、漏水検知部における熱媒体の設定滞留状態の発生が、熱交換器破損に起因して漏水が発生したものであるのか、漏水検知部内又は下流側の排出路での通路閉塞が発生したものであるのか、のいずれの原因によるものかを確実に峻別することができることになる。その上に、通路閉塞が発生した場合には、その旨をユーザ又はメンテナンス作業員に的確に報知することができ、以後のメンテナンスを大幅に容易化することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る漏水検知システムを適用したコージェネシステムの例を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は図１の漏水検知システムの貯留容器の拡大断面説明図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の部分拡大図である。
【図３】図３（ａ）は図２（ｂ）の部分斜視図であり、図３（ｂ）は図２（ｂ）の構成に代え得る他の態様を示す図２（ｂ）対応図である。
【図４】コントローラにおける漏水検知に係る制御構成のブロック図である。
【図５】漏水検知に係る制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る漏水検知システムＲを適用したコージェネシステムを示す。このコージェネシステムは、発電システムＥと、給湯・暖房システムＷと、これらの各システムＥ，Ｗ，Ｒの作動制御等の制御を行うコントローラＣとを備えたものであり、発電システムＥの発電運転に伴い発生する排熱を給湯・暖房システムＷでの熱源として利用するものである。まず、コージェネシステムの構成について、概略を説明する。
【００１４】
発電システムＥは、その駆動により発電運転が行われるガスエンジン１１と、このガスエンジン１１内部のエンジン冷却水を熱源の熱媒体として排熱回収用の熱交換器３１との間で循環させる第１循環回路１２とを備え、第１循環回路１２には循環ポンプ１３と、膨張タンク１４とが介装されている。そして、ガスエンジン１１の駆動により発電運転が行われると、その発電運転により生成された電力が電気機器に供給される一方、駆動により昇温したエンジン冷却水が熱交換器３１に対し第１循環回路１２を通して循環供給され、この熱交換器３１において前記エンジン冷却水を熱源として給湯・暖房システムＷ側の第２循環回路３２の循環湯水を液−液熱交換により加熱するようになっている。これにより、ガスエンジン１１の排熱回収が行われる。
【００１５】
前記膨張タンク１４には、液位検出手段として低水位用及び高水位用の２本の水位電極１４１，１４２が設置される一方、液位が所定液位よりも上昇したときにオーバーフローさせるためのオーバーフロー管１５が接続されている。そして、第１循環回路１２内の熱媒体が所定量以下に減れば、コントローラＣによる制御により熱媒体が自動補給されるようになっている。すなわち、水位電極１４１からの信号出力により膨張タンク１４内の液位が低水位を下回ったことが検知されれば、熱媒体補給用の補給路１６を開制御して熱媒体（例えばエンジン冷却水用の不凍液）が補給され、水位電極１４２からの信号出力により液位が高水位（設定液位）まで回復したことが検知されれば、前記の補給が停止されるようになっている。前記オーバーフロー管１５の下流端は漏水検知システムＲの後述の貯留容器５１まで延長されて、オーバーフローした熱媒体を貯留容器５１内に流入させるようになっている。
【００１６】
給湯・暖房システムＷは、前記発電システムＥの排熱を熱源とする貯湯式給湯装置と、給湯装置の側の貯湯の熱を熱源とする温水式暖房装置とを複合させたもので構成されている。給湯装置の側の構成として、密閉式の貯湯タンク２と、循環ポンプ３０の作動により貯湯タンク２内の湯水を底部２１から取り出して液−液熱交換式の熱交換器３１において前記エンジン冷却水の排熱を熱回収した上で頂部２２に戻すことで貯湯タンク２内に貯湯として蓄熱するための第２循環回路３２と、外部から水道水等を給水する給水回路３３と、貯湯タンク２からの貯湯又は補助熱源機３４からの補助加熱後の湯を用いて給湯栓３５に給湯する給湯回路３６とを備えている。なお、補助熱源機３４は、例えば瞬間式湯沸器により構成されている。
【００１７】
給水回路３３は、上流端が外部の水道管等に接続され、下流端が逆止弁を介して貯湯タンク２の底部近傍に接続されて貯湯タンク２に対し給水したり、分岐給水路３７を通して給湯回路３６の側に給水したりすることができるようになっている。そして、給湯栓３５が開かれて給湯回路３６から給湯される場合には、貯湯タンク２からの湯又は補助熱源機３４からの補助加熱後の湯に対し、分岐給水路３７からの給水を混合弁３８において所定の混合比で混合することで温調した上で、給湯栓３５に給湯させるようになっている。以上の動作における貯湯タンク２内の貯湯温度に応じて補助熱源機３４を作動させたり、混合弁３８による混合制御により温調制御したりという種々の作動制御がコントローラＣにより行われるようになっている。
【００１８】
又、温水式暖房装置の側の構成としては、例えば床暖房等の外部の暖房端末４０に対し暖房用熱源の熱媒体（例えばエチレングリコール等の不凍液）を循環供給する第３循環回路４１を備えている。この第３循環回路４１には、液−液熱交換式の熱交換器４２と、循環ポンプ４３と、膨張タンク４４とが介装されている。熱交換器４２には、第２循環回路３２の熱交換器３１により熱交換加熱された湯、又は、熱交換器３１の下流側で補助熱源機３４により補助加熱された湯が熱源として循環供給され（図１の一点鎖線の矢印参照）、貯湯式給湯装置の側の湯により暖房用の熱媒体が熱交換加熱されるようになっている。暖房端末４０からの暖房要求がコントローラＣに出力されると、循環ポンプ４３が作動されて熱媒体が熱交換器４２と暖房端末４０との間で循環供給されることになり、熱交換器４２で加熱された熱媒体が暖房端末４０に供給されて放熱され、放熱により降温した熱媒体が熱交換器４２に戻されて再加熱されるということを繰り返すことになる。
【００１９】
膨張タンク４４は、発電システムＥの膨張タンク１４と同様構成を備えている。すなわち、膨張タンク４４には、液位検出手段として低水位用及び高水位用の２本の水位電極４４１，４４２が設置される一方、液位が所定液位よりも上昇したときにオーバーフローさせるためのオーバーフロー管４５が接続されている。そして、第３循環回路４１内の熱媒体が所定量以下に減れば、コントローラＣによる制御により熱媒体が自動補給されるようになっている。水位電極４４１からの信号出力により膨張タンク４４内の液位が低水位を下回ったことが検知されれば、熱媒体補給用の補給路４６を開制御して熱媒体が補給され、水位電極４４２からの信号出力により液位が高水位（設定液位）まで回復したことが検知されれば、前記の補給が停止されるようになっている。前記オーバーフロー管４５の下流端は漏水検知システムＲの貯留容器５１まで延長されて、オーバーフローした熱媒体を貯留容器５１内に流入させるようになっている。
【００２０】
漏水検知システムＲは、前記の膨張タンク１４及び／又は４４においてオーバーフローしてオーバーフロー管１５，４５により導入される熱媒体を一時貯留する貯留容器５１と、貯留容器５１内に一時貯留される熱媒体の液位を検出する液位電極により構成された漏水電極５２と、貯留容器５１内に一時貯留された熱媒体を２通りの排出形態により排出させる排出部５３とを備えている。排出部５３は、図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ）に示すように、貯留容器５１の底壁５１１を上下に貫通する筒状本体５３１により構成され、筒状本体５３１には上下にそれぞれ開口し比較的大径の内径に設定された開放排出路５３２と、底壁５１１よりも僅かに上位置において筒状本体５３１の側面に開口して開放排出路５３２に連通する抑制排出路５３３とが形成されている。
【００２１】
筒状本体５３１は、開放排出路５３２の上端開口５３２ａが所定の上限液位レベルＨＬに位置するように底壁５１１から上方に突出した状態に配設されている。そして、開放排出路５３２の通水断面積は、抑制排出路５３３のそれよりも大流量の熱媒体の通過を許容し得る値であって、一時貯留される熱媒体がオーバーフロー管１５，４５から急速かつ多量に導入されて上限液位レベルＨＬを超えることになったとしても、その一時貯留状態の熱媒体を早期に排出し得る程度に大流量で通過させ得る値に設定されている。又、抑制排出路５３３の開口位置は、底壁５１１の上面（底面）位置でもよいが、熱媒体に含まれるかもしれない塵埃等を沈殿させて目詰まりの発生を回避するために、底壁５１１の上面から僅かに上位置の下限液位レベルＬＬから上に開口するように設定されている。
【００２２】
この抑制排出路５３３の開口断面積は、熱交換器破損に起因する程度よりも少ない一時貯留量の熱媒体であれば、たとえオーバーフロー管１５，４５から導入されて漏水電極５２の下端位置である漏水検知液位レベルＲＬを超えて漏水電極５２から検知信号が出力されたとしても、早期（後述の漏水検知タイマに基づく経過時間値よりも早期）に排出し得る程度の流量（例えば５０〜２００ｍＬ／分）で熱媒体を排出し得るように設定されている。すなわち、貯留容器５１に対しオーバーフロー管１５，４５から導入される熱媒体が、熱交換器破損に起因するものではなくて、例えばオーバーフロー管１５，４５の内表面に生じるかもしれない凝結水の発生や、膨張タンク１４，４４への補給路１６，４６からの補給の停止遅れに起因する過剰補給に起因する程度の僅かな量であれば、その熱媒体を早期に排出させることで、漏水検知と判定されないようになっている。このような排出部５３を有する貯留容器５１によって漏水検知部が構成されている。そして、この漏水検知部での熱媒体の一時貯留量の状況を漏水電極５２により把握することで、熱交換器３１及び／又は４２の熱交換器破損（例えば内部隔壁の穴あき）の発生に起因する漏水が発生していることを判定し得るようにしている。つまり、熱交換器破損に起因して膨張タンク１４，４４がオーバーフローした結果、貯留容器５１内に一時貯留されることになった熱媒体が抑制排出路５３３からでは排出し切らずに所定の設定時間以上にわたり漏水検知液位レベルＲＬよりも高い液位に維持されるという滞留状態（設定滞留状態）に至れば、熱交換器破損に起因する漏水が発生したと検知し得るようにしているのである。
【００２３】
ここで、給湯栓３５が閉じられて給湯回路３６による給湯作動が停止している状態では、第２循環回路３２内が給水圧に支配的となっているため、膨張タンク１４，４４で開放されている第１又は第３循環回路１２，４１内の内圧よりも第２循環回路３２内のそれの方が高くなる。このため、熱交換器３１，４２において熱交換器破損が万一発生すると、内圧の高い第２循環回路３２内の湯水が第１又は第３循環回路１２，４１内に継続的に漏水することになる。漏水が発生すると、膨張タンク１４，４４の液位が上昇してオーバーフローすることになり、このオーバーフローした熱媒体等がオーバーフロー管１５，４５を通して貯留容器５１に導入されることになるのである。従って、かかる漏水発生を早期に検知することで、第１又は第３循環回路１２，４１内の熱媒体に対し第２循環回路３２内の湯水が混入してしまうという不具合発生を可及的に小さく抑えることができたり、熱交換器破損の発生を早期に把握してメンテナンスすることができたりするということが可能となる。
【００２４】
コントローラＣは図４に示すように漏水検知処理手段６を備え、この漏水検知処理手段６は漏水検知処理部６１と、漏水判定補正手段としての漏水判定補正部６２とを備えている。これら漏水検知処理部６１及び漏水判定補正部６２は、貯留容器５１内の漏水電極５２と、膨張タンク１４，４４の特に高水位用の水位電極１４２，４４２とからの信号出力に基づいて、漏水検知の判定を行って報知手段としてのリモコン６３に対する報知処理を行ったり、漏水発生ではなくて例えば抑制排出路５３３に詰まりが発生したことに起因する偽漏水検知であることを検知して漏水判定検知の補正処理を行ったりするようになっている。
【００２５】
以下、図５を参照しつつ、漏水検知処理手段６による処理を説明する。まず、漏水電極５２が所定の設定時間だけＯＮ状態を継続するか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、漏水電極５２からＯＮ信号が出力されれば、電子時計を用いた漏水検知タイマをスタートさせ、ＯＮ信号が設定時間の経過するまで継続すれば、ＯＮ状態継続（設定滞留状態の発生）と判定して漏水発生の可能性ありとの判定を行う（ステップＳ１でＹＥＳ）。次に、膨張タンク１４，４４の水位電極１４２，４４２からのＯＮ信号が出力されているか否かを判定する（ステップＳ２）。水位電極１４２，４４２のいずれかからＯＮ信号が出力されていれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、膨張タンク１４又は４４内の熱媒体の液位が上昇してオーバーフローした結果、前記の漏水電極５２のＯＮ状態が継続しているため、熱交換器破損（熱交換器穴あき）に起因する漏水発生との判定を確定させ、報知手段であるリモコン６３に対する報知処理等を行う（ステップＳ３）。
【００２６】
一方、ステップＳ２で水位電極１４２，４４２のいずれからもＯＮ信号が出力されていなければ（ステップＳ２でＮＯ）、排出異常発生（漏水検知部の詰まり発生）と判定し、漏水電極５２のＯＮ状態が設定時間継続しているとしても、前記の漏水発生の可能性ありとの判定をキャンセルして漏水発生との判定は行わないようにし、報知手段であるリモコン６３に対し排出異常発生の旨の報知処理等を行う（ステップＳ４）。つまり、膨張タンク１４，４４でオーバーフローしていないにも拘わらず、漏水電極５２がＯＮとなる漏水検知液位レベルＲＬよりも高い一時貯留量が継続しているため、それは抑制排出路５３３を含む排出路に詰まりが生じたためであり、熱交換器破損が発生したのではないと判定する。
【００２７】
以上の漏水検知処理によれば、貯留容器５１内の一時貯留量がたとえ漏水電極５２がＯＮとなる漏水検知液位レベルＲＬよりも高い状態が継続したとしても、膨張タンク１４，４４側の状況（オーバーフローが発生しているか否か）を水位電極１４２，４４２の出力状況をチェックすることで、前記の一時貯留量の状況が熱交換器破損に起因して漏水が発生したものであるか、抑制排出路５３３等の詰まり発生に起因して発生したものであるかを確実に峻別することができる。これにより、漏水検知処理における誤判定の発生を確実に回避することができるようになり、誤判定に基づく無駄なメンテナンス作業を強いられることを回避することができる。その上に、詰まり発生（通路閉塞）が発生した場合には、その旨をユーザ又はメンテナンス作業員に的確に報知することができ、以後のメンテナンスを大幅に容易化することができるようになる。
【００２８】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態における排出部５３の抑制排出路５３３の代わりに、図３（ｂ）に示すような排出部５３ａを適用してもよい。この排出部５３ａは、排出路の途中に狭窄部を形成し、この狭窄部により抑制排出路５３３ａを構成したものである。この抑制排出路５３３ａも前記実施形態の抑制排出路５３３と同様な通過流量になるように絞られている。
【００２９】
又、本発明の適用対象としては、少なくとも次の構成を備えるものであればよい。すなわち、液−液熱交換式の熱交換器を備え、内部隔壁に穴あき等の熱交換器破損が発生すると、内圧の高い側から低い側に熱媒体が漏水し、その漏水が流入する側の回路に介装された膨張タンクからオーバーフローした熱媒体が漏水検知システムＲの貯留タンク５１に導入されるように構成されていれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
６              漏水検知処理手段
１４，４４      膨張タンク
１５，４５      オーバーフロー管
３１，４２      熱交換器
５１            貯留容器（漏水検知部）
５２            漏水電極
５３            排出部（漏水検知部）
６１            漏水検知処理部
６２            漏水判定補正部（漏水判定補正手段）
６３            リモコン（報知手段）
１４２，４４２  水位電極（液位検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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